近年來，無論是國家行業政策還是技術需求方面，都非常重視信息化建設以及BIM 技術的發展。由於設計在工程全產業鏈中處於龍頭地位，是工程最主要的信息來源，同樣BIM 設計也是BIM 應用的信息源頭。因此，在設計中應用BIM 技術，對於工程全生命週期的BIM 應用至關重要。
目前，限於技術發展的現狀和設計人員掌握BIM 技術的程度，還很難做到完全意義上的BIM 正向設計。大部分企業採用的BIM 設計應用是翻模，而翻模只是BIM 發展的一個過渡，但也有其積極的作用。例如可以集成信息，進行碰撞檢查、方案優化、可視化交底等，但是BIM 翻模的核心和主體還是依靠CAD，而BIM 信息模型只是附屬部分，這不僅對設計人員造成了負擔，而且也不符合BIM 技術的初衷。應用BIM 進行正向設計的目標是能夠直接在三維環境下進行設計，即模塊化參數化設計、方案優化、自動出圖、圖紙與模型相互關聯，甚至可以與計算模型結合，同步優化，這個過程才是我們所理解的BIM 正向設計。
BIM 設 計 概 述
鋼殼參數化模型①
如果把二三十年前使用CAD 進行計算機輔助設計，作為第一次工程信息化革命的話，那麼現在的BIM 技術應用就相當於第二次技術革命。對於現階段的正向設計，我們還面臨著很多亟待解決的問題：設計生產任務繁重、設計平臺本土化差、非數字化交付成果、自動出圖效率較差等。儘管困難重重，中交公路規劃設計院從三四年前就開始配備專門人員進行BIM 技術應用，成立了專門的BIM 工作室，參與部裡相關政策的調研和標準編寫等工作，同時結合重點項目大力推動BIM 技術的應用。
BIM 設計的一般做法是建立一個協同工作平臺，通過不斷積累族庫，並結合現有軟件平臺進行二次開發，完成模塊化、參數化的快速建模。然後聯通計算分析模型進行整體分析或局部分析，確定是否滿足設計要求，一旦滿足設計要求後，將形成最終的BIM 設計模型，進行虛擬展示、二維出圖、工程量統計等，最後交付信息化設計模型。
BIM 正 向 設 計 實 施 案 例
鋼殼參數化模型②
本文重點介紹在典型橋樑與隧道工程中的BIM 正向設計探索應用。主要介紹的實施案例有深中通道工程、大連灣跨海通道工程、港珠澳大橋沉管隧道最終接頭、昭君黃河特大橋，以及在鋼橋通用圖和設計建模分析一體化上的應用。
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深 中 通 道 工 程
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鋼殼參數化模型③
深中通道沉管隧道採用鋼殼混凝土沉管結構，結構形式非常複雜，而且工程量巨大，有26 個標準管節，6 個異形管節在深水區、淺水區、過渡區的板厚均發生變化，斷面寬度較大。因為設計週期非常緊張，結構形式又複雜新穎，加勁肋眾多，直接進行二維製圖極易出錯。在這種情況下，我們選擇採用BIM 進行正向設計，制定完大的斷面尺寸後直接建三維模型，建立橫隔板、縱隔板、橫向及縱向加勁肋，橫隔板和縱隔板的加勁、開孔、打洞以及其他一些構造措施。模型建立後進行方案優化，然後剖切出圖，極大地提高了設計的速度和準確性。同時，考慮到方案的變動和修改，我們採用參數化的方式建立BIM 模型，通過修改參數，驅使二維圖紙修改，提高作圖效率，以及圖紙、模型的複用性。
對管節標準3m 段和兩頭端建立鋼殼的參數化模型，然後直接拼成整段的異形鋼殼結構。另外，在深中通道設計階段，我們也建立了工程地形地質模型，完成了整個工程中的橋樑、隧道的精細化建模，形成了可以數字化交付的BIM 設計模型。
大 連 灣 跨 海 通 道 工 程
大連灣跨海通道工程
大連灣跨海通道工程是繼港珠澳大橋之後的又一項技術條件複雜、環保要求高、建設標準要求極高的跨海集群工程。在初步設計階段，建立參數化構件庫，通過參數化、模塊化建模，組成主橋BIM 模型，根據BIM 模型，主橋的主樑和橋墩可以實現二維出圖。另外，還建立了隧道模型和人工島模型。結合BIM 模型，利用VR 技術，進行方案細節的優化，大連灣跨海通道現在還處於初步設計階段，後面的施工圖設計將繼續使用BIM 技術進行正向設計。
港 珠 澳 大 橋 沉 管 隧 道
港珠澳大橋沉管隧道—深化設計
①實體整體模型
沉管隧道是港珠澳大橋的控制性工程，是中國第一條外海沉管隧道，也是目前世界上最長的公路沉管隧道和唯一的深埋沉管隧道。最終接頭是沉管隧道的最後一道工序，也是最為關鍵的一道工序，採用倒梯形鋼殼混凝土三明治結構。
由於港珠澳大橋建設時期較早，當時BIM 技術在國內交通行業基本沒有應用，所以港珠澳大橋工程沒有全部採用BIM 設計。不過在2016 年的沉管隧道最終接頭的聯合設計中，創新性地提出了整體式主動止水新型結構，屬於國際首創，設計攻關難度極大。
因此，設計組應用BIM 技術進行正向設計，完成了最終接頭鋼結構的深化設計、加工製造和焊接拼裝過程，實現了最終接頭鋼結構的BIM 協同設計和數字化製造。
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